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Los científicos diseñan genéticamente cultivos para que necesiten un 25% menos de agua


La agricultura en este momento se agota 90 por ciento de agua dulce global. Sin embargo, la producción tiene que aumentar drásticamente para alimentar a la creciente población mundial.

Investigadores de la Universidad de Illinois han logrado mejorar la forma en que un cultivo usa el agua 25 por ciento, sin ceder al rendimiento de la planta.

Los expertos han logrado hacer esto alterando la expresión de un solo gen que se encuentra en todas las plantas. Estas plantas modificadas crecerán más rápido y producirán más que sus contrapartes ordinarias cuando el agua es limitada.

Para poder diseñar las plantas, los investigadores aumentaron los niveles de una proteína fotosintética (PSbS). Esta proteína engañará a la planta para que cierre sus estomas de forma parcial para conservar agua. Los poros microscópicos de la hoja permitirán que el agua se escape a través del proceso de transpiración.

El equipo ha mejorado la eficiencia en el uso del agua de la planta, que es la relación entre el dióxido de carbono que ingresa a la planta y el agua que escapa, en un 25 por ciento. No han sacrificado significativamente la fotosíntesis ni el rendimiento en las pruebas de campo.

"Los rendimientos de los cultivos han mejorado constantemente durante los últimos 60 años, pero la cantidad de agua necesaria para producir una tonelada de grano permanece sin cambios, lo que llevó a la mayoría a suponer que este factor no podría cambiar", dijo Stephen Long, presidente de biología vegetal de Ikenberry. y Ciencias de los Cultivos en la Universidad de Illinois.

"Demostrar que nuestra teoría funciona en la práctica debería abrir la puerta a mucha más investigación y desarrollo para lograr este importante objetivo para el futuro".

"Estas plantas tenían más agua de la que necesitaban, pero no siempre será así", dijo Katarzyna Glowacka, investigadora postdoctoral que dirigió esta investigación en el Instituto Carl R. Woese de Biología Genómica (IGB) de la Universidad de Illinois. en Urbana-Champaign.

'Hackear la respuesta estomática a la calidad de la luz'

La concentración de dióxido de carbono en nuestra atmósfera ha aumentado en un 25 por ciento en solo los últimos 70 años. Esto permite que las plantas recolecten suficiente dióxido de carbono sin abrir completamente los poros de sus estomas.

Hay cuatro factores que pueden hacer que los estomas se abran y se cierren. Estos son la humedad, los niveles de dióxido de carbono en la planta, la calidad de la luz y la cantidad de luz. Los investigadores afirman que este es el primer estudio que informa sobre la piratería de la respuesta estomática a la calidad de la luz.

"La evolución no ha seguido el ritmo de este cambio rápido, por lo que los científicos le han dado una mano", dijo el Dr. Long, también profesor de ciencias de los cultivos en la Universidad de Lancaster.

El equipo ha probado su hipótesis usando tabaco. El tabaco es más fácil de modificar y más rápido de probar en comparación con otros cultivos.

Los investigadores dicen que ahora aplicarán sus descubrimientos para mejorar la eficiencia en el uso del agua de los cultivos alimentarios. También probarán la eficiencia en condiciones de agua limitada.

"Hacer que las plantas de cultivo utilicen más el agua es posiblemente el mayor desafío para los científicos de plantas actuales y futuros", dijo Johannes Kromdijk, investigador postdoctoral en el Instituto de Biología Genómica (IGB) de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign.

"Nuestros resultados muestran que el aumento de la expresión de PsbS permite que las plantas de cultivo sean más conservadoras con el uso del agua, lo que creemos ayudará a distribuir mejor los recursos hídricos disponibles durante la temporada de crecimiento y a mantener el cultivo más productivo durante la racha seca", dijo. .


Ver el vídeo: Mejoramiento genético vegetal como motor de la agricultura y seguridad alimentaria. (Enero 2022).